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———— PULS普爾世電源CT5.241 & PAS395用于風力發電機變槳控制系統

［編輯簡介］：本文介紹普爾世提供的風力發電機變槳控制系統電源解決方案。系統由輸出為24Vdc的DC/DC電源CT5.241（或CT10.241）及超級電容充電器PAS395構成。文章分析了系統需求及實現方式，給出主要產品的性能參數。

［摘要］：風力發電整機電控部分包含下面幾個部分：主控系統、變槳控制系統和變流器。變槳控制系統，顧名思義，用來控制并變換葉片（槳葉）的角度以在不同的風速下達到最優的風力發電功率；在風況較為惡劣時，其控制槳葉的角度以使風力發電機能夠安全可靠地運行，保護風機。此外，變槳控制系統必須要能夠保證在電網斷電或者風機出現其它故障時仍能控制槳葉順槳以保護風機。

［關鍵詞］：PULS普爾世、風力發電、變槳控制系統、后備電源、蓄電池

變槳控制系統是通過改變葉片迎角，實現風機的功率控制。具體說，就是通過在葉片和輪轂之間安裝的變槳驅動電機帶動回轉軸承轉動從而改變葉片迎角，由此控制葉片的升力，以達到控制作用在風輪葉片上的扭矩和功率的目的。變槳控制系統作為風力發電機的基本控制系統，有如下三個主要任務：

1. 調整葉片迎角以獲得適當功率的電力；

2. 通過調整葉片角把葉片的轉動速度控制在一定的速度上；

3. 當風機出現其它故障時，使用備用電源作為動力驅動變槳電機使葉片安全順槳。

      由此可見，控制電機使葉片實現轉動的是電機的驅動裝置，其組成部分如下圖示：

圖1 變槳電機驅動裝置的示意圖

　　上圖1中的4個組成部分（除變槳馬達外）及各自的作用：

1.整流器 — 將通過滑環傳輸到變槳控制系統中的三相交流電壓轉換為直流電壓，給后級的變頻器提供輸入電壓；

2.變頻器 — 變頻以驅動變槳馬達完成對葉片迎角的控制；

3.后備電源 — 當電網電壓跌落或者斷電時，或者風機發生其它故障啟動安全鏈時，需要后備電源（常見鉛酸電池組或超級電容組）來給變頻器提供直流電壓，實現葉片安全順槳，達到安全運行的目的；

4.充電器 — 當電網電壓正常時，給后備電源充電。

　　變槳控制系統中除了上述4個重要的組成部分之外，還有一個24Vdc控制電源，為變槳柜中的PLC、數字量輸入/輸出、控制繼電器、感應開關等負載提供24Vdc工作電壓。

一般地，24Vdc的工作電壓是通過如下方式實現的：

圖2 變槳控制系統中的24Vdc供電方案

將DC/DC直接接在變槳柜中的后備電源上，將后備電源直流電壓轉換為24Vdc電壓來提供給負載供電。選擇此DC/DC電源時要注意的地方在于：其shut-down電壓要低于變頻器的關斷電壓，這樣才能實現安全控制，使葉片實現安全順槳。

在這種方案中，PULS普爾世可為客戶提供不同功率的24Vdc電源，實現高可靠性24V電源解決方案，尤其是DC/DC電源CT系列（含CT5.241和CT10.241），其主要的參數如下：

-可交流/直流轉換或直流/直流轉換

-直流輸入范圍：370~780Vdc，shut-down電壓為260Vdc

-24Vdc輸出，有24V/5A及24V/10A兩款電源可選

-寬度只有40mm（CT5.241）和62mm（CT10.241）

- 效率高達90.2%（CT5.241）和92.9%（CT10.241）

-環境溫度<45°C時，120%的持續過載能力

-主動式輸入浪涌電流抑制

-允許工作溫度范圍：-25°C…+70°C（>60°C需降額）

-允許工作海拔高度：

-可DIN導軌安裝，亦可側面安裝，或墻面螺絲固定安裝

-CE/UL/GL等認證

-3年質保期

除可提供24Vdc電源之外，在后備電源為超級電容的變槳柜中，PULS普爾世還可以提供其高可靠性的超級電容充電器PAS395，該款充電器有如下特點：

-單相交流輸入，輸入范圍：176~264Vac

-充電終止電壓360~460Vdc可調

-充電電流>2.5A，可在6分鐘內充滿450V/2F的電容模組

-允許工作溫度范圍：-40°C…+65°C

-允許工作海拔高度：<6 000m，無需降額

-重量輕，適應強烈的振動和沖擊

-內置智能風扇，可適合在任何安裝方向

-轉換效率高達94%

-智能充電管理，進一步降低散熱

-超過100萬小時的平均無故障時間（MTBF）

-超過10年的使用壽命預期

-可插拔、彈壓式接線端子

-完備的遠程監控及故障診斷

-CE/GL認證

隨著目前單臺風機的功率級別越來越高，以及海上風機逐漸成為一個趨勢，使用超級電容作為變槳控制系統的后備電源的應用也越來越多。因為相比使用鉛酸電池作為后備電源的做法，使用超級電容的優點在于：第一、可耐受的工作溫度范圍寬泛，無需加熱措施；第二、使用壽命更長；第三、維護成本低；第四、體積小、重量輕。

PULS普爾世可提供輸出為24Vdc的DC/DC電源CT5.241（或CT10.241）及超級電容充電器PAS395，可以為您的變槳控制系統提供高可靠性的電源解決方案。